Diyet Genlerimizi Değiştirebilir mi? Çocukluk çağı travmalarımız çocuklarımızı ve torunlarımızı etkileyebilir mi? Bu soruların cevapları epigenetik, yani sözde konuyu inceleyen bilim tarafından sağlanabilir. epigenetik modifikasyonlar. Şu anda epigenetik modifikasyonlar, genetik arka plan ile çevresel faktörler arasındaki ilişkinin anlaşılmasına izin verdikleri için moleküler biyolojideki en önemli keşiflerden biri olarak kabul edilmektedir.
İçindekiler:
- Epigenetik - Epigenetik Değişiklikler Nelerdir?
- Epigenetik - epigenetik modifikasyon türleri
- Epigenetik - epigenetik modifikasyonların rolü
- Epigenetik - diyet
- Epigenetik - MTHFR gen polimorfizmleri
- Epigenetik - stres
- Epigenetik - sağlık üzerindeki etkisi
Epigenetik, DNA zincirindeki sekans modifikasyonlarından kaynaklanmayan gen ekspresyonundaki değişiklikleri inceleyen bir bilim dalıdır. Bu tür modifikasyonlara epigenetik adı verilir ve bunlar, uygun enzimler, örneğin metiltransferazlar tarafından DNA ipliklerine eklenen bir tür moleküler işaretlerdir.
Epigenetik modifikasyonların yardımıyla vücut, rahimdeki belirli doku ve organların gelişimi gibi birçok önemli biyolojik sürecin seyrini kontrol edebilir.
"Epigenetik" terimi ilk olarak 1942'de Waddington tarafından kullanıldı. "Epi-" ön eki, gevşek bir şekilde çevrilmiş olan ve klasik genetiğin üzerinde bir anlama gelen Yunanca "yukarıdaki" kelimesinden gelir.
Epigenetik - Epigenetik Değişiklikler Nelerdir?
Epigenetik modifikasyon sırasında bir DNA zincirine eklenen moleküler markörler, belirli genlerin ekspresyonunu düzenleyen moleküler "anahtarlar" ve "anahtarlar" olarak hareket ederek bir genin eksprese edilip edilmediğine karar verebilir.
En önemlisi, bu tür modifikasyonlar DNA zincirinin yapısını değiştirmez, yani geri dönüşü olmayan bir tür genetik mutasyon değil, çevresel faktörlerin etkisi altında dinamik değişikliklere uğrayan bir şeydir.
Ek olarak, her hücre bölünmesinden ve DNA ipliği çoğaltılmasından sonra uygun moleküler markörler eklenir veya çıkarılır.
Bu nedenle, her hücrenin kendine özgü gen ekspresyon profilini belirleyen kendine özgü moleküler belirteçler modeli vardır. Bu tür moleküler belirteçlerin toplanmasına epigenom adı verilir.
En iyi bilinen epigenetik modifikasyon, bir metil grubunun sitozine (DNA'nın bir parçası olan temel bir bileşik) bağlanmasından oluşan DNA metilasyonudur.
Buna karşılık, metilasyona ters epigenetik modifikasyon, metil grubunun sitozinden çıkarılmasını içeren demetilasyondur.
Epigenetik - epigenetik modifikasyon türleri
Epigenetik modifikasyonlar, DNA zincirlerini doğrudan etkileyebilir:
- DNA metilasyonu, yani metil gruplarının DNA metiltransferazları aracılığıyla sitozine bağlanması
- DNA demetilasyonu, yani metil gruplarının sitozinden DNA demetilazlar vasıtasıyla uzaklaştırılması
- Ek olarak, üzerinde DNA'nın sarılmadığı proteinlerde, yani histonlarda epigenetik modifikasyonlar yapılır:
- histonların lizin ve arginin kalıntılarının histon metiltransferazlarla metilasyonu
- histonların lizin ve arginin kalıntılarının histon demetilazlarla demetilasyonu
- histon lizin kalıntılarının histon asetiltransferazlarla asetilasyonu
- histon lizin kalıntılarının histon deasetilaz ile deasetilasyonu
- histon serin kalıntılarının kinazlarla fosforilasyonu
- histon lizin kalıntılarının ubikitin proteinini histonlara E1, E2 ve E3 enzimlerinin kullanımıyla bağlayarak ubikitinasyonu
- polimeraz ve transferaz kullanımıyla ADP-riboz nükleotidlerin bağlanmasını içeren histon glutamin ve arginin kalıntılarının ribosilasyonu
Atipik epigenetik modifikasyon sözde kodlamayan RNA molekülleri, örneğin mikroRNA (miRNA). Protein oluşumunu bloke ederek gen ekspresyonunu düzenleyebilen kısa, tek sarmallı RNA molekülleridir (DNA benzeri bileşikler).
Epigenetik - epigenetik modifikasyonların rolü
- gelişmiş gen ifadesi
- gen ifadesini susturmak
- vücuttaki hücre farklılaşmasının kontrolü
- embriyonik gelişme
- Kadınlarda cinsiyete bağlı genlerin sadece bir kopyasının aktif olması sayesinde, kromatin yoğunlaşma derecesinin düzenlenmesi, örneğin X kromozomunun inaktivasyonu.
Arılar, epigenetik modifikasyonun hayvan gelişimindeki rolünün ilginç bir örneğidir. Bu böceklerde kraliçe, tek bir kovandaki tüm arıların annesidir ve sonuçta hepsinin aynı DNA dizisine sahip olması gerekir.
Öyle bile olsa, bir kovanda farklı görünen ve davranan böcekler bulunur. İşçiler kraliçeden daha küçük ve yumuşak huyluyken, askerler daha büyük ve saldırgandır.
Bu farklılıklara, arıların kovan topluluğunda oynadıkları role göre uyarlanmış görünüm ve davranışlarını belirleyen epigenetik modifikasyonlar neden olur.
Hayvanların fetal gelişimi sırasında benzer bir mekanizma gözlemlenir; belirli genlerin susturulması ve ekspresyonunun arttırılması, bir beyin siniri hücresi veya bir mide epitel hücresi olsun, belirli bir kök hücrenin kaderini etkiler.
Epigenetik - diyet
Epigenetik değişiklikler zaten fetal yaşam sırasında meydana gelir ve daha sonra çevresel faktörlerin etkisi altında yaşam boyunca dinamik değişikliklere uğrayabilir.
Epigenomun şeklini etkileyen en önemli faktörlerden biri gıda ve biyoaktif maddeleridir.
Diyetin epigenetik değişiklikler üzerindeki etkisi, birçok preklinik ve klinik çalışmada doğrulanmıştır.
Diyetin epigenetik modifikasyonu etkileyebileceği en az iki mekanizma vardır, başlıca metilasyon süreci:
- Metiyonin döngüsünde metiyonin, kolin ve türevi betain, folik asit ve B2, B6 ve B12 vitaminleri dahil olmak üzere gıdada bulunan birkaç öncüden sentezlenen S-adenosilmetiyonin (SAM) gibi metil donörlerin mevcudiyetini değiştirerek. Bu nedenle, bu bileşiklerin azalan bulunabilirliği, azalmış SAM sentezine ve metilasyon işleminin bozulmasına neden olabilir.
- meyveler, sebzeler ve baharatlarda bulunan polifenollerin tüketimi yoluyla metilasyon süreciyle ilgili enzimlerin aktivitesini (örneğin DNMT metiltransferaz) modüle ederek. Bu tür bileşiklerin örnekleri kırmızı şarapta resveratrol, yeşil çayda epigallocatechin gallate (EGCG), zerdeçal rizomda kurkumin, soya fasulyesinde genistein, brokoli içinde sülforafan, turunçgillerde ve karabuğdayda kersetin'dir.
Diyetin uteroda epigenom üzerindeki etkisi, sarı bir ceket rengi ve obezite, diyabet ve kansere yatkınlıkla karakterize edilen "agouti" laboratuvar fareleri üzerinde yapılan ünlü deneyle belgelenmiştir.
Bu farelerde kürkün sarı rengi, yetersiz gen metilasyonunun bir tür göstergesidir.
Deneyde, hamile "agouti" fareleri, diğerleri arasında yüksek miktarda metil donör içeren bir yemle beslendi. folik asit ve kolin.
Bilim adamlarını şaşırtacak şekilde, bu farelerin yavruları ebeveynlerine benzemiyordu. İlk göze çarpan özellik, kürk renginin kahverengiye dönüşmesiydi, ancak en şaşırtıcı şey, farelerin ebeveynlerinin muzdarip olduğu hastalıklara yatkınlıklarını kaybetmeleriydi.
Anlaşıldığı üzere, bu, değiştirilmiş bir diyetin ve normal DNA metilasyonunun restorasyonunun bir sonucuydu.
Bu gözlemler, epigenomun diyetle değiştirilebileceği ve geniş kapsamlı sağlık sonuçları olabileceği gerçeğini desteklemektedir.
Son yıllarda, bağırsak mikrobiyotasının epigenetik modifikasyon sürecinde önemli bir rolü de gösterilmiştir.
Bağırsak mikroorganizmaları, örneğin kısa zincirli yağ asitleri gibi çeşitli biyoaktif maddeler üretir ve bunların miktarı, mikrobiyotanın tür bileşimine ve diyetin kalitesine bağlıdır.
Diyette çözünür diyet lifi gibi yüksek miktarda prebiyotik ürün, örneğin dirençli nişasta, bağırsak epitel hücrelerinin epigenomunu olumlu yönde etkileyen kısa zincirli yağ asitlerinin konsantrasyonunu artırır.
Epigenetik - MTHFR gen polimorfizmleri
Epigenetik modifikasyonların etkinliği, genetik polimorfizmlerden, yani genomdaki küçük değişikliklerden de etkilenebilir; bunun sonucu, insan popülasyonunda çeşitli gen varyantlarının varlığıdır.
Genetik polimorfizmlerin sonuçlarından biri, diğerleri arasında. herkesin besin maddelerine farklı tepkisi.
Metilenetetrahidrofolat redüktaz enzimini kodlayan MTHFR geninin olumsuz polimorfizmlerine bağlı olarak insanların% 15-30'unun metil donörlere (özellikle folik asit) ihtiyaç duyduğu tahmin edilmektedir.
Bu enzim, folik asidi aktif formuna dönüştürmekten sorumludur.
MTHFR gen polimorfizminin olumsuz bir varyantına sahip kişiler, aktif olmayan folik asit formunun 5-metiltetrahidrofolat (5-MTHF) aktif formuna dönüşümünü bozmuştur, bu nedenle metil donörlere daha fazla ihtiyaç duyarlar.
Ve araştırma, bu tür insanların DNA zincirlerinin metilasyonunu azaltmış olabileceklerini açıkça doğrulamamış olsa da, bu kişilerin durumunda diyette yeterli bir kaynağa veya folik asit veya kolin gibi metil donörlerin ek takviyesine dikkat etmeye değer.
Epigenetik - stres
Diğerleri arasında aşırı stres hormonları Kortizol, sinir sistemindeki epigenetik değişiklikleri etkileyebilir ve psikiyatrik bozukluk riskini artırabilir.
Anksiyete bozuklukları, travma sonrası stres bozukluğu, travma sonrası stres bozukluğu ve depresyondan muzdarip kişilerin karakteristik bir epigenetik modifikasyon profiline (esas olarak azaltılmış DNA metilasyonu) sahip olduğu belgelenmiştir.
Bu tür epigenomun, çocukluk çağı travmatik deneyimleri ve / veya kronik stresli durumlar tarafından şekillendirildiğine inanılmaktadır.
Bu epigenetik profil, içlerindeki yaşamları boyunca korunur ve muhtemelen çocuklara ve torunlara aktarılır (sözde ekstragenik kalıtım).
Epigenetik - sağlık üzerindeki etkisi
Yanlış genin ifadesinin susturulması gibi epigenetik modifikasyonlar sırasında yapılan hatalar, vücudun işleyişinde ciddi sonuçlara, örneğin kansere neden olabilir.
Ek olarak, giderek daha fazla çalışma, fizyolojik süreçlere katılmanın yanı sıra epigenetik modifikasyonların aşağıdaki gibi hastalıkların gelişimine de katılabileceğini göstermektedir:
- otizm
- şizofreni
- depresyon
- kardiyovasküler hastalıklar
- nörodejeneratif hastalıklar
- otoimmün hastalıklar
- Alerjiler
Özellikle, epigenetik modifikasyonlar, diyet ve belirli hastalık riski arasındaki ilişki araştırılmaktadır.
Yetişkinlikte etkileri olabilen, uteroda önemli epigenetik modifikasyonların meydana geldiği gösterilmiştir.
Bu nedenle annenin hamilelik sırasında yedikleri bazı hastalıkların riskini artırabilir ve hatta sonraki nesli etkileyebilir.
Hollanda'da 1944-1945 yıllarında açlık kışı sırasında hamile kalan annelerin çocuklarının, açlık yaşamayan annelerin çocuklarına göre kardiyovasküler hastalık, obezite ve şizofreni riskinin arttığı kanıtlanmıştır.
Aç annelerin çocuklarında bulundu insülin benzeri büyüme faktörü 2'yi (IGF2) kodlayan genin azaltılmış metilasyonu.
Bilmeye değerEpigenetiğin başarıları şu anda beslenme biliminde yoğun araştırma konusudur. Besinlerin gen ekspresyonu üzerindeki etkisiyle ilgilenen yeni bir disiplin, yani nutrigenomik bile var.
Edebiyat
- Moosavi A. ve Motevalizadeh A. Biyoloji ve İnsan Hastalıklarında Epigenetiğin Rolü. Iran Biomed J. 2016, 20 (5), 246-258.
- Choi S. W. ve Friso S. Epigenetics: Beslenme ve Sağlık Arasında Yeni Bir Köprü. Adv Nutr. 2010, 1 (1), 8-16.
- Karabin K. Diyetin insan epigenomuna etkisi veya diyetin genleri nasıl değiştirdiği. Modern Diyetetik 15/2018.
- Dmitrzak-Węglarz M. ve Hauser J. Zihinsel hastalıklarda ve bilişsel bozukluklarda epigenetik mekanizmalar. Psychiatry 2009; 6, 2, 51–60.
- Poczęta M. ve ark. Neoplazmada epigenetik modifikasyonlar ve gen ekspresyonu. Ann. Acad. Med. Siles. 2018. 72, 80-89.
- Glad C. ve diğerleri, endojen hiperkortizolizmi takiben azaltılmış DNA metilasyonu ve psikopatoloji - genom çapında bir çalışma. Bilimsel Raporlar 2017, 7, 44445.
- Shin W. vd. Mevcut diyet önerilerini aşan kolin alımı, genetik bir folat alt grubunda hücresel metilasyon belirteçlerini korur. J Nutr. 2010, 140, 5, 975–980.
Bu yazarın diğer metinlerini okuyun
